WO2012132710A1

WO2012132710A1 - 電磁ポンプ

Info

Publication number: WO2012132710A1
Application number: PCT/JP2012/054914
Authority: WO
Inventors: 雅也中井; 和彦加藤
Original assignee: アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2012-10-04
Also published as: US20120244014A1; DE112012000094T5; CN103119296A; JP5505347B2; JP2012202340A

Abstract

電磁ポンプの吸入用逆止弁の弁本体６２を、円筒形状の台座部６３ａと、台座部６３ａの座面から突出した円錐台形状の突出部６３ｂとからなる段付き構造により形成し、台座部６３ａを座面の周縁部の環状面でスプリングを支持し、突出部６３ｂをポンプ室内に突き出るように形成する。これにより、台座部６３ａの座面の高さを調整することによりスプリング間隔を調整することができ、突出部６３ｂの突出高さや径を調整することによりポンプ室内の容積を調整することができる。この結果、簡易な構成により、スプリングの付勢力やポンプ室の容積を最適化することができ、吐出性能をより向上させることができる。

Description

電磁ポンプ

　本発明は、シリンダと、該シリンダ内を往復動可能なピストンと、該ピストンを往動させる電磁部と、前記ピストンを復動させる付勢部材と、前記付勢部材を支持し前記シリンダと前記ピストンと共にポンプ室を区画する支持部材と、前記支持部材に組み込まれ吸入口から前記ポンプ室への作動流体の移動を許可し逆方向の移動を禁止する吸入用開閉弁と、前記ポンプ室から吐出口への作動流体の移動を許可し逆方向の移動を禁止する吐出用開閉弁と、を備える電磁ポンプに関する。

　従来、この種の電磁ポンプとしては、シリンダと、シリンダ内を往復動してポンプ室内の容積を変化させるピストンと、ピストンを往動させるソレノイド部と、ピストンを復動させるスプリングと、吸入口からポンプ室への作動油の流れを許可し逆方向の流れを禁止する吸入用逆止弁と、ポンプ室から吐出口への作動油の流れを許可し逆方向の流れを禁止する吐出用逆止弁とを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電磁ポンプでは、吸入用逆止弁と吐出用逆止弁とがシリンダ内に収容されており、吸入用逆止弁は、ボールと、ボールを内部に収容しボールの外径よりも小さな内径で吸入口の開口部を形成すると共に軸中心に吸入口とポンプ室と連通させる中心孔が形成された中空円筒状の本体と、ボールを吸入口の開口部に対して吸入口から作動油が流れる方向とは逆方向に付勢するスプリングと、このスプリングを受けるスプリング受けとにより構成されている。また、吸入用逆止弁は、スプリング受けがポンプ室に面しており、スプリング受けのポンプ室側の面でピストンを復動させるスプリングも支持している。

特開２０１１－２１５９３号公報

　上述したタイプの電磁ポンプは、ピストンと吸入用逆止弁とが対向するようシリンダ内に収容され、シリンダとピストンと吸入用逆止弁とによりポンプ室を区画するため、吸入用逆止弁を如何なる構成とするかはポンプ室の容積を決定したりポンプ室内に収容されるスプリングの付勢力を決定する上で極めて重要な課題として考えられる。

　本発明の電磁ポンプは、吐出性能をより向上させることを主目的とする。

　本発明の電磁ポンプは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

　本発明の電磁ポンプは、
　シリンダと、該シリンダ内を往復動可能なピストンと、該ピストンを往動させる電磁部と、前記ピストンを復動させる付勢部材と、前記付勢部材を支持し前記シリンダと前記ピストンと共にポンプ室を区画する支持部材と、前記支持部材に組み込まれ吸入口から前記ポンプ室への作動流体の移動を許可し逆方向の移動を禁止する吸入用開閉弁と、前記ポンプ室から吐出口への作動流体の移動を許可し逆方向の移動を禁止する吐出用開閉弁と、を備える電磁ポンプであって、
　前記支持部材の内部は、前記吸入用逆止弁の少なくとも一部を前記吸入口側から収容する底付き中空部と、該中空部の前記ポンプ室側底部と前記ポンプ室とを連通する連通孔とを有し、
　前記支持部材は、前記付勢部材を支持する支持部と、前記連通孔が連通すると共に前記支持部よりも前記ピストン側に突出した突出部とが形成されてなる
　ことを要旨とする。

　この本発明の電磁ポンプでは、シリンダと、シリンダ内を往復動可能なピストンと、ピストンを往動させる電磁部と、ピストンを復動させる付勢部材と、付勢部材を支持しシリンダとピストンと共にポンプ室を区画する支持部材と、支持部材に組み込まれ吸入口からポンプ室への作動流体の移動を許可し逆方向の移動を禁止する吸入用開閉弁と、ポンプ室から吐出口への作動流体の移動を許可し逆方向の移動を禁止する吐出用開閉弁と、を備えるものにおいて、支持部材の内部に、吸入用逆止弁の少なくとも一部を吸入口側から収容する底付き中空部と、中空部のポンプ室側底部とポンプ室とを連通する連通孔とを有し、支持部材に、付勢部材を支持する支持部と、連通孔が連通すると共に支持部よりもピストン側に突出した突出部とを形成する。これにより、支持部により付勢部材を支持する間隔を設定し、突出部によりポンプ室内の容積を管理することができるから、吐出性能をより向上させることができる。

　こうした本発明の電磁ポンプにおいて、前記突出部は、前記ピストン側の径が前記支持部側の径よりも小さく形成されてなるものとすることもできる。この態様の本発明の電磁ポンプにおいて、前記突出部は、円錐台形状に形成されてなるものとすることもできる。こうすれば、支持部材の加工をより容易なものとすることができる。

　本発明の電磁ポンプにおいて、前記付勢部材による前記ピストンの復動により作動流体を吐出するものとすることもできる。電磁力よりも付勢部材の付勢力の方が温度によるばらつきが少ないため、付勢力により作動流体を吐出することで電磁ポンプの軸長をより短縮することができ、本発明を適用することで更に軸長を短縮することができる。

　さらに、本発明の電磁ポンプにおいて、前記支持部材の中空部は、底部が前記支持部の支持面よりも前記ピストン側に深くなるよう形成されてなるものとすることもできる。こうすれば、支持部材の軸方向の長さを短くすることができ、ポンプ全体を小型化することができる。

本発明の一実施例としての電磁ポンプ２０の構成の概略を示す構成図である。シリンダ４２内に挿入された吸入用逆止弁６０とピストン５０の斜視図である。弁本体６２の外観を示す外観図である。

　次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。

　図１は、本発明の一実施例としての電磁ポンプ２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電磁ポンプ２０は、図示するように、ピストン５０を往復動させて作動油を圧送するピストンポンプとして構成されており、電磁力を発生させるソレノイド部３０と、ソレノイド部３０の電磁力により作動するポンプ部４０と、を備える。この電磁ポンプ２０は、例えば、自動車に搭載されるオートマチックトランスミッションが備えるクラッチやブレーキをオンオフするための油圧回路の一部としてバルブボディに組み込まれている。

　ソレノイド部３０は、底付き円筒部材としてのケース３１に、電磁コイル３２，可動子としてのプランジャ３４，固定子としてのコア３６が配置されており、電磁コイル３２に電流を印加することにより磁束がケース３１，プランジャ３４，コア３６を周回する磁気回路が形成されてプランジャ３４が吸引され、プランジャ３４の先端に当接するシャフト３８を押し出す。

　ポンプ部４０は、ソレノイド部３０に接合された中空円筒状のシリンダ４２と、シリンダ４２内を摺動可能に配置され基端面がソレノイド部３０のシャフト３８の先端に同軸上で当接するピストン５０と、ピストン５０に先端面に当接しソレノイド部３０からの電磁力が作用する方向とは逆向きに付勢力を付与するスプリング４６と、スプリング４６をピストン５０の先端面とは反対側から支持しポンプ室４１への吸入する方向の作動油の流れを許可し逆方向の流れを禁止する吸入用逆止弁６０と、ピストン５０に内蔵されポンプ室４１から吐出する方向の作動油の流れを許可し逆方向の流れを禁止する吐出用逆止弁７０と、吸入用逆止弁６０の上流側に配置されポンプ室４１へ吸入される作動油に含まれる異物を捕捉するためのストレーナ４７と、シリンダ４２内にソレノイド部３０とは反対側の開口部４２ａからピストン５０と吐出用逆止弁７０とスプリング４６と吸入用逆止弁６０とストレーナ４７とがこの順に組み込まれた状態で開口部４２ａを覆うシリンダカバー４８と、を備える。シリンダカバー４８の内周面とシリンダ４２の開口部４２ａの外周面には周方向に螺旋状の溝が形成されており、シリンダカバー４８をシリンダ４２の開口部４２ａに被せて締め付けることにより、シリンダカバー４８がシリンダ４２の開口部４２ａに取り付けられている。なお、ポンプ部４０は、シリンダカバー４８の軸中心に作動油を吸入するための吸入ポート４９が形成され、シリンダ４２の側面に吸入した作動油を吐出するための吐出ポート４３が形成されている。

　ピストン５０は、円筒形状のピストン本体５２と、ピストン本体５２よりも外径が小さく端面がソレノイド部３０のシャフト３８の先端に当接された円筒形状のシャフト部５４ｂとにより形成されており、ソレノイド部３０のシャフト３８に連動してシリンダ４２内を往復動する。ピストン５０は、軸中心に、吐出用逆止弁７０を収容可能に円筒形状の底付き中空部５２ａが形成されている。ピストン５０の中空部５２ａは、ピストン５０の先端面からピストン本体５２内部を貫通し、シャフト部５４内部の途中まで延伸されている。また、シャフト部５４には、径方向に、互いに９０度の角度で交差する２本の貫通孔５４ａ，５４ｂが形成されている。シャフト部５４の周囲には吐出ポート４３が形成されており、ピストン５０の中空部５２ａは２本の貫通孔５４ａ，５４ｂを介して吐出ポート４３と連通している。

　吸入用逆止弁６０は、シリンダ４２の開口部４２ａの内周面に嵌挿され内部に底付きの中空部６２ａが形成されると共にこの中空部６２ａの底に軸中心で中空部６２ａとポンプ室４１とを連通させる中心孔６２ｂが形成された弁本体６２と、ボール６４と、ボール６４に付勢力を付与するスプリング６６と、ボール６４とスプリング６６とが弁本体６２の中空部６２ａに組み込まれた状態で中空部６２ａの内周面に嵌挿されるプラグ６８と、を備える。

　図２はシリンダ４２内に挿入された吸入用逆止弁６０とピストン５０の斜視図であり、図３は弁本体６２の外観を示す外観図である。弁本体６２は、図示するように、円筒形状の台座部６３ａと、台座部６３ａの座面から突出した円錐台形状の突出部６３ｂとからなる段付き構造により形成されている。台座部６３ａは、座面の周縁部の環状面でスプリング４６を支持しており、座面の高さは必要な付勢力を実現するためのスプリング間隔となるよう調整されている。また、突出部６３ｂは、ポンプ室４１内に突き出るように形成されており、ポンプ室４１内の容積が必要な吐出圧を実現するための容積となるよう突出高さや径が調整されている。即ち、弁本体６２は、台座部６３ａと突出部６３ｂとにより、スプリング４６の付勢力とポンプ室４１の容積とを調整しているのである。

　また、弁本体６２の内部に形成された中空部６２ａは、軸中心に、台座部６３ａの裏面から台座部６３ａ内部を貫通し、突出部６３ｂ内部の先端付近まで延伸されており、ボール６４とスプリング６６とプラグ６８とがこの順に組み込まれている。したがって、弁本体６２の軸長は、ボール６４とスプリング６６とプラグ６８とを組み込むために必要な長さの分だけ確保すればよいから、吸入用逆止弁６０をコンパクトにすることができる。

　この吸入用逆止弁６０は、吸入ポート４９側の圧力Ｐ１とポンプ室４１側の圧力Ｐ２との差圧（Ｐ１－Ｐ２）がスプリング６６の付勢力に打ち勝つ所定圧力以上のときには、スプリング６６の収縮を伴ってボール６４がプラグ６８の中心孔６９から離されることにより開弁し、上述した差圧（Ｐ１－Ｐ２）が所定圧力未満のときには、スプリング６６の伸張を伴ってボール６４がプラグ６８の中心孔６９に押し付けられて中心孔６９を塞ぐことにより閉弁する。

　吐出用逆止弁７０は、ボール７４と、ボール７４に対して付勢力を付与するスプリング７６と、ボール７４の外径よりも小さな内径の中心孔７９を有する環状部材としてのプラグ７８とを備え、これらはピストン５０の中空部５２ａに開口部５２ｂからスプリング７６，ボール７４，プラグ７８の順に組み込まれ、スナップリング７９により固定されている。

　この吐出用逆止弁７０は、ポンプ室４１側の圧力Ｐ２と吐出ポート側４３の圧力Ｐ３との差圧（Ｐ２－Ｐ３）がスプリング７６の付勢力に打ち勝つ所定圧力以上のときには、スプリング７６の収縮を伴ってボール７４がプラグ７８の中心孔７９から離されることにより開弁し、上述した差圧（Ｐ２－Ｐ３）が所定圧力未満のときには、スプリング７６の伸張を伴ってボール７４がプラグ７８の中心孔７９に押し付けられて中心孔７９を塞ぐことにより閉弁する。

　シリンダ４２は、ピストン本体５２が摺動する内壁４２ｂとピストン本体５２のスプリング４６側の面と吸入用逆止弁６０の弁本体６２のスプリング４６側の面とにより囲まれる空間によりポンプ室４１を形成する。ポンプ室４１は、スプリング４６の付勢力によりピストン５０が移動すると、ポンプ室４１内の容積の拡大に伴って吸入用逆止弁６０が開弁すると共に吐出用逆止弁７０が閉弁して吸入ポート４９を介して作動油を吸入し、ソレノイド部３０の電磁力によりピストン５０が移動すると、ポンプ室４１内の容積の縮小に伴って吸入用逆止弁６０が閉弁すると共に吐出用逆止弁７０が開弁して吸入した作動油を吐出ポート４３を介して吐出する。

　また、シリンダ４２は、ピストン本体５２が摺動する内壁４２ｂと、シャフト部５４が摺動する内壁４２ｃとが段差をもって形成されており、段差部分に吐出ポート４３が形成されている。この段差部分は、ピストン本体５２とシャフト部５４との段差部分の環状の面とシャフト部５４の外周面とにより囲まれる空間を形成する。この空間は、ピストン本体５２を隔ててポンプ室４１とは反対側に形成されるから、ポンプ室４１の容積が拡大する際に容積が縮小し、ポンプ室４１の容積が縮小する際に容積が拡大する。このとき、この空間の容積変化は、ピストン本体５２のポンプ室４１側からの圧力を受ける面積（受圧面積）が吐出ポート４３側から圧力を受ける面積（受圧面積）よりも大きいため、ポンプ室４１の容積変化よりも小さくなる。このため、この空間は第２のポンプ室５６として機能する。即ち、ソレノイド部３０の電磁力によりピストン５０が移動すると、ポンプ室４１の容積の縮小分と第２のポンプ室５６の容積の拡大分との差分に相当する量の作動油がポンプ室４１から吐出用逆止弁７０を介して第２のポンプ室５６に送り出されて吐出ポート４３を介して吐出され、スプリング４６の付勢力によりピストン５０が移動すると、ポンプ室４１の容積の拡大分に相当する量の作動油が吸入ポート４９から吸入用逆止弁６０を介してポンプ室４１に吸入される一方で第２のポンプ室５６の容積の縮小分に相当する量の作動油が第２のポンプ室５６から吐出ポート４３を介して吐出されることになる。したがって、ピストン５０の一回の往復動で作動油が吐出ポート４３から２回吐出されるから、吐出ムラを少なくし吐出性能を向上させることができる。

　以上説明した実施例の電磁ポンプ２０によれば、吸入用逆止弁６０の弁本体６２を、円筒形状の台座部６３ａと、台座部６３ａの座面から突出した円錐台形状の突出部６３ｂとからなる段付き構造により形成し、台座部６３ａを座面の周縁部の環状面でスプリング４６を支持し、突出部６３ｂをポンプ室４１内に突き出るように形成するから、台座部６３ａの座面の高さを調整することによりスプリング間隔を調整することができ、突出部６３ｂの突出高さや径を調整することによりポンプ室４１内の容積を調整することができる。この結果、簡易な構成により、スプリング４６の付勢力やポンプ室４１の容積を最適化することができ、吐出性能をより向上させることができる。しかも、弁本体６２の内部に形成された中空部６２ａを、軸中心に台座部６３ａの裏面から台座部６３ａ内部を貫通して突出部６３ｂ内部の先端付近まで延伸し、この中空部６２ａにボール６４とスプリング６６とプラグ６８とを組み込むから、弁本体６２の軸長をボール６４とスプリング６６とプラグ６８とを組み込むために必要な長さの分だけ確保すればよく、吸入用逆止弁６０をよりコンパクトにすることができる。

　実施例の電磁ポンプ２０では、吐出用逆止弁７０をピストン５０に内蔵するものとしたが、例えば、シリンダ４２外のバルブボディに組み込むなど、ピストン５０に内蔵しないものとしてもよい。

　実施例の電磁ポンプ２０では、弁本体６２の突出部６３ｂを円錐台形状とするものとしたが、これに限られず、例えば、円柱形状とするなど、ポンプ室４１内に突き出るように突出するものであれば、如何なる形状とするものとしてもよい。

　実施例の電磁ポンプ２０では、弁本体６２の中空部６２ａを、台座部６３ｂの裏面から台座部６３ａ内部を貫通して突出部６３ｂ内部の先端付近まで延伸するものとしたが、突出部６３ｂ内部まで延伸させないものとしてもよい。この場合、中空部にボール６４やスプリング６６、プラグ６８を組み込むために台座部６３ａの高さが高くなる場合がある。

　実施例の電磁ポンプ２０では、ピストン５０の一回の往復動で作動油を吐出ポート４３から２回吐出するタイプの電磁ポンプとして構成するものとしたが、これに限定されるものではなく、ソレノイド部からの電磁力によりピストンを往動させる際に吸入ポートから作動油をポンプ室に吸入しスプリングの付勢力によりピストンを復動させる際にポンプ室内の作動油を吐出ポートから吐出するものとしたり、スプリングの付勢力によりピストンを復動させる際に吸入ポートから作動油をポンプ室に吸入しソレノイド部からの電磁力によりピストンを往動させる際にポンプ室内の作動油を吐出ポートから吐出するものとするなど、ピストンの往復動に伴って作動流体を吐出することができるものであれば、如何なるタイプの電磁ポンプとしても構わない。

　実施例の電磁ポンプ２０では、自動車に搭載されるオートマチックトランスミッションのクラッチやブレーキのオンオフするための油圧の供給に用いるものとしたが、これに限られず、例えば、燃料を移送したり、潤滑用の液体を移送するなど、如何なるシステムに適用するものとしてもよい。

　ここで、実施例の主要な要素と発明の概要の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、シリンダ４２が「シリンダ」に相当し、ピストン５０が「ピストン」に相当し、ソレノイド部３０が「電磁部」に相当し、スプリング４６が「付勢部材」に相当し、弁本体６２が「支持部材」に相当し、吸入用逆止弁６０を構成するボール６４とスプリング６６とプラグ６８とが「吸入用開閉弁」に相当し、吐出用逆止弁７０が「吐出用開閉弁」に相当し、弁本体６２の台座部６３ａが「支持部」に相当し、突出部６３ｂが「突出部」に相当する。なお、実施例の主要な要素と発明の概要の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が発明の概要の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、発明の概要の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、発明の概要の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は発明の概要の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

　以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

　本発明は、電磁ポンプの製造産業などに利用可能である。

Claims

　シリンダと、該シリンダ内を往復動可能なピストンと、該ピストンを往動させる電磁部と、前記ピストンを復動させる付勢部材と、前記付勢部材を支持し前記シリンダと前記ピストンと共にポンプ室を区画する支持部材と、前記支持部材に組み込まれ吸入口から前記ポンプ室への作動流体の移動を許可し逆方向の移動を禁止する吸入用開閉弁と、前記ポンプ室から吐出口への作動流体の移動を許可し逆方向の移動を禁止する吐出用開閉弁と、を備える電磁ポンプであって、
　前記支持部材の内部は、前記吸入用開閉弁の少なくとも一部を前記吸入口側から収容する底付き中空部と、該中空部の前記ポンプ室側底部と前記ポンプ室とを連通する連通孔とを有し、
　前記支持部材は、前記付勢部材を支持する支持部と、前記連通孔が連通すると共に前記支持部よりも前記ピストン側に突出した突出部とが形成されてなる
　ことを特徴とする電磁ポンプ。
　前記突出部は、前記ピストン側の径が前記支持部側の径よりも小さく形成されてなることを特徴とする請求項１記載の電磁ポンプ。
　前記突出部は、円錐台形状に形成されてなることを特徴とする請求項２記載の電磁ポンプ。
　前記付勢部材による前記ピストンの復動により作動流体を吐出することを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項に記載の電磁ポンプ
　前記支持部材の中空部は、底部が前記支持部の支持面よりも前記ピストン側に深くなるよう形成されてなることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項に記載の電磁ポンプ。